摘要:本文将介绍几种推导点到直线的距离公式的方法。
本文默认情况下,直线的方程为点到直线距离公式的几种推导 - 图1,A,B均不为0,斜率为点到直线距离公式的几种推导 - 图2,点的坐标为P(x0,y0),点点到直线距离公式的几种推导 - 图3点到直线距离公式的几种推导 - 图4的距离为点到直线距离公式的几种推导 - 图5

推导一(面积法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图6
如上图所示,设点到直线距离公式的几种推导 - 图7点到直线距离公式的几种推导 - 图8,由R,S在直线点到直线距离公式的几种推导 - 图9上,得到:
点到直线距离公式的几种推导 - 图10
点到直线距离公式的几种推导 - 图11
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图12点到直线距离公式的几种推导 - 图13
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图14点到直线距离公式的几种推导 - 图15
于是:点到直线距离公式的几种推导 - 图16
所以从三角形面积公式知:点到直线距离公式的几种推导 - 图17
从而有:点到直线距离公式的几种推导 - 图18

推导二(三角函数斜率法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图19
如上图所示,直线的倾角为α,同推导一,点到直线距离公式的几种推导 - 图20
点到直线距离公式的几种推导 - 图21
又有点到直线距离公式的几种推导 - 图22及三角函数公式点到直线距离公式的几种推导 - 图23
代入消去α,便有:点到直线距离公式的几种推导 - 图24

推导三(求点法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图25
如上图所示:因为点到直线距离公式的几种推导 - 图26,所以点到直线距离公式的几种推导 - 图27
所以直线PQ方程为:点到直线距离公式的几种推导 - 图28
联立点到直线距离公式的几种推导 - 图29
求出Q点的坐标为点到直线距离公式的几种推导 - 图30
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图31
点到直线距离公式的几种推导 - 图32

推导四(造圆切线法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图33
如上图所示,以点P为圆心,作圆与直线点到直线距离公式的几种推导 - 图34相切,则此圆的方程为:
点到直线距离公式的几种推导 - 图35
联立直线方程点到直线距离公式的几种推导 - 图36消去y得:
点到直线距离公式的几种推导 - 图37
由相切的条件知:点到直线距离公式的几种推导 - 图38
即:点到直线距离公式的几种推导 - 图39
解得:点到直线距离公式的几种推导 - 图40

推导五(函数极值法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图41
如上图所示,该问题可以转化为求直线点到直线距离公式的几种推导 - 图42上一动点Q,使得PQ的距离最短,当然我们已经知道d是最短的,这样,问题就变为了一个二元函数的条件极值问题,函数为:点到直线距离公式的几种推导 - 图43,d就是函数,条件就是点到直线距离公式的几种推导 - 图44,求最小值,由于距离始终大于0,我们考虑根号里面的二元二次函数极值问题,我们采用拉格朗日乘数法。
点到直线距离公式的几种推导 - 图45
所以点到直线距离公式的几种推导 - 图46
解得:点到直线距离公式的几种推导 - 图47点到直线距离公式的几种推导 - 图48
代入函数中,即得:点到直线距离公式的几种推导 - 图49

推导六(对称求点法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图50
如上图所示,设点到直线距离公式的几种推导 - 图51点到直线距离公式的几种推导 - 图52关于直线点到直线距离公式的几种推导 - 图53的对称点,于是有:
点到直线距离公式的几种推导 - 图54
解得:点到直线距离公式的几种推导 - 图55点到直线距离公式的几种推导 - 图56
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图57

推导七(求高法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图58
如上图所示,由直线方程可求得R、S的坐标,即点到直线距离公式的几种推导 - 图59点到直线距离公式的几种推导 - 图60,于是三角形ROS的面积为:点到直线距离公式的几种推导 - 图61
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图62
所以:点到直线距离公式的几种推导 - 图63

推导八(相似三角形法)

点到直线距离公式的几种推导 - 图64
如图所示,点到直线距离公式的几种推导 - 图65点到直线距离公式的几种推导 - 图66,于是点到直线距离公式的几种推导 - 图67,于是点到直线距离公式的几种推导 - 图68
由直线分线段比公式(三横先生:定比分点公式及定理)可得:点到直线距离公式的几种推导 - 图69
点到直线距离公式的几种推导 - 图70
所以点到直线距离公式的几种推导 - 图71

总结**:平面解析几何主要的研究对象是直线与圆锥曲线,而平面几何主要的对象是直线以及由线段组成的几何图形,因此在解析几何的问题中,往往使用平面几何的知识就能带来更加简洁的过程,同时,我们可以发现,即便是一个简单的问题,也会有许多不同的办法,每一种办法都是一个知识点的应用,善于发现并比较这些方法,会更让我们的思维开阔,创新就是这么来的!